《结构化学基础》课程电子教案（课件讲稿）01 第一章 量子力学基础知识 1.1 微观粒子的运动特征 1.1.1 黑体辐射和能量量子化 1.1.2 光电效应和光子学说 1.1.3 实物微粒的波粒二象性

第一章量子力学基础知识1.1微观粒子的运动特征电子、原子、分子和光子等微观粒子，具有波粒二象性的运动特征。所谓波性是指衍射、折射等。粒性是指具有能量和动量等

第一章 量子力学基础知识 1.1 微观粒子的运动特征  电子、原子、分子和光子等微观粒子，具有 波 粒 二 象 性 的运动特征 。  所谓 波性 是指 衍射、折射等 。  粒性 是指具有能量和动量等

它们的表现行为，在一些场合显示为粒性也就是说它们表现为既有能量又有动量：而在另一些场合又显示为波性。对于微观粒子的这种运动特征，人们认识到也是经过了几个发展阶段

 它们的表现行为，在一些场合显示为粒性， 也就是说它们表现为既有能量又有动量 ；而在 另一些场合又显示为波性 。  对于微观粒子的这种运动特征，人们认识到 也是经过了几个发展阶段

在1900年以前，物理学的发展处于经典物理学阶段，它由Newton的经典力学，Maxwell的电、磁和光的电磁波理论，热力学和统计物理学等组成。这些理论构成了一个相当一完善的体系，对当时常见的物理现象都可以解释。但是随着事物不断向前发展，人们的认识也是不断发展。通过实验又发现了一些新现象

 在 1900 年以前，物理学的发展处于经典  物理学 阶段，它由 Newton 的经典力学，  Maxwell 的电、磁和光的电磁波理论，热力学  和统计物理学等组成。这些理论构成了一个相当  完善的体系，对当时常见的物理现象都可以解释。  但是随着事物不断 向前发展，人们的认识也是不  断发展。通过实验又发现了一些新现象

这些新现象是黑体辐射、光电效应、电子波性等用经典物理学理论无法解释。为了解释这些现象就发展了量子力学理论。下面介绍几个例子，说明微观粒子的运动特征1.1.1黑体辐射和能量量子化

 这些新现象是黑体辐射、光电效应、电子波性等，  用经典物理学理论无法解释。为了解释这些现象  就发展了量子力学理论。  下面介绍几个例子，说明微观粒子的运动特征.  1.1.1 黑体辐射和能量量子化

■黑体：黑体是一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体。用一个空心金属球，带有一个微孔，非常接近于黑体。当用不同波长辐射照射时，会使射入的辐射全部吸收。当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过小孔逸出

 黑体 : 黑体是一种能全部吸收照射到它上面的  各种波长辐射的物体。用一个空心金属球，带  有一个微孔，非常接近于黑体。当用不同波长  辐射照射时，会使射入的辐射全部吸收。当空  腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过  小孔逸出

■实验发现黑体辐射时，它的能量是按频率分布的。若以Ev表示黑体辐射的能量，v表示频率。以Ev对v作图，得到能量分布曲线。见图：图表示不同温度下实验观测到的黑体辐射的能量分布曲线。由此可知：黑体辐射能量随频率分布

 实验发现 黑体辐射时，它的能量是按频率分布  的。若以 Eν表示黑体辐射的能量，ν表示频  率。以 Eν对ν作图，得到能量分布曲线。  见图：图表示不同温度下实验观测到的黑体辐  射的能量分布曲线。由此可知：  黑体辐射能量 随频率分布

■经典物理学无法解释黑体辐射时能量按频率分布的实验事实。在1900年Planck为了解释这种现象，在深入分析实验数据和经典力学的计算出假定：假定黑体中的原子或分子基础上。他提出辐射能量时作简谐振动，它只能发射或吸收频率一为V、数值为JE=hV的整数倍的电磁能

 经典物理学无法解释黑体辐射时能量按频率分布  的实验事实。在 1900 年 Planck 为了解释这  种现象，在深入分析实验数据和经典力学的计算  基础上。他提出 假定：假定黑体中的原子或分子  辐射能量时作简谐振动，它只能发射或吸收频率  为ν、数值为 ε = hν 的整数倍的电磁能

即频率为v的振子发射的能量可以等于0hV，1hV，2hV，…，nhv(n为整数）等。它们1:e-hv/kT:e-2hv/kT:，出现的概率之比为：：e-nhv/kT。因此频率为v的振动的平均能量hv/ (ehv/kT-1)■为：由此可得单位时间、单位表面积上辐射的能量

 即频率为ν的振子发射的能量可以等于 0 hν，  1 hν，2 hν，··· ，n hν(n为整数)等。它们  出现的概率之比为： 1 e -hν/kT e -2hν/kT  ··· e -nhν/kT。因此频率为ν的振动的平均能量  为： hν/ (ehν/kT-1)  由此可得单位时间、单位表面积上辐射的能量

Ey= (2TThv3/c2)(ehv/kT-1) -11用此公式计算E，值与实验观测到的黑体辐射非常·吻合。式中：k是Boltzmann常数：T是绝对温度c是光速：h是Planck常数。将此式和观测到的曲线拟合得到h的数值

 Eν = (2πhν3 /c2 )(ehν/kT-1) -1  用此公式计算 Eν 值与实验观测到的黑体辐射非常  吻合。  式中 ：k 是 Boltzmann 常数；T 是绝对温度；  c 是光速；h 是 Planck 常数。  将此式和观测到的曲线拟合得到 h 的数值

h=6.626X10-34J·s目前测得的由此可见，黑体辐射频率为v的能量，其数值是不连续的，只能为hv的整数倍，称为能量量子化这一概念是和经典物理学不相容的。因为经典物理学认为谐振子的能量是由振幅决定，而振幅

 目前测得的 h = 6.626×10-34 J·s  由此可见，黑体辐射频率为ν的能量，其  数值是不连续的，只能为 hν的整数倍，称为  能 量 量 子 化  这一 概念是和经典物理学不相容的。因为经典  物理学认为谐振子的能量是由振幅决定，而振幅